Niall Lyne  , Autmotive Product Line Director bei Intersil

Niall Lyne , Autmotive Product Line Director bei IntersilOliver Wittig

AUTOMOBIL-ELEKTRONIK: Warum plant Intersil die Ausweitung seiner Automotive-Aktivitäten?

Niall Lyne: Dafür gibt es mehrere Gründe. Der wichtigste ist, dass viele Technologiebereiche, in die wir derzeit investieren und seit geraumer Zeit investiert haben, genau die Sparten sind, in denen die Automobilindustrie versucht, ihre Produktdifferenzierung zu verbessern. Das Auto wird zu mehr als einem reinen Fortbewegungsmittel. Der Verbraucher erwartet heute, dass das Auto ein weiteres Medienzentrum beziehungsweise eine Erweiterung ihres Mediengebrauchs ist. Kürzlich von Intersil getätigte Akquisitionen – von D2 Audio mit Class-D-Verstärkern bis zu Techwell mit Video-Applikationen – umreißen den Fokus innerhalb des Automotive-Markts, der diese Anforderungen an Audio und Video adressiert. Ein weiterer wichtiger Bereich, in dem Intersil stark ist, ist das Leistungsmanagement. Außerdem haben wir eine solide Reputation im Embedded-Computing sowie im Design von industriellen Stromversorgungen. Und wir haben in Cell-Balancing-Technologien für zukünftige Hybrid- (HEV) und Elektrofahrzeuge (EV) investiert.

AUTOMOBIL-ELEKTRONIK: Wie sind Ihre Erwartungen zur Marktentwicklung?

Niall Lyne: Die Bemühungen der Industrie zur Verbesserung der Effizienz und Sicherheit bedeuten einen Zuwachs der in jedem Automobil eingesetzten integrierten Schaltungen – auch wenn es lokale Schwerpunkte der Produktion gibt, die durch den wirtschaftlichen Wandel bedingt sind. Dieser Downturn trifft die industrielle Elektronik und die Kommunikationselektronik hart, während sonst meist auch die Computer- und Consumer-Märkte betroffen sind. Intersil diversifiziert in andere Bereiche, nämlich in High-Performance-Produkte mit hohem Integrations- und Intelligenzgrad. Der Automotive-Markt ist eines dieser Gebiete. Die Automobilindustrie fordert außerdem hohe Qualitätsstandards für ihre Produkte. Für Intersil eine einfache Migration, denn wir sind bekannt für unsere Aerospace- und Militärprodukte, die ebenso hohe Qualitätsansprüche sowie den Einsatz unter hohen Spannungen erfordern.
Die US-Automobilindustrie befürchtet derzeit niedrige Umsätze, doch sie fokussiert auf zukünftige Schlüsselsegmente, die mit Intersils Technologieausrichtung übereinstimmen. Ein gutes Beispiel ist der Sicherheits-Sektor mit vorausschauenden Radarsystemen, Lane-Departure-Warning und Rückfahrkamera. Konnektivität ist ebenso wichtig, beispielsweise in Applikationen wie Audio, Video, LCD-Head-Up-Displays, Navigation, Rückspiegel-Displays und Kameras im Fahrzeuginnenraum. Darüber hinaus müssen Autos effizienter werden: mit reduzierten CO2-Emissionen, Kraftstoffeinsparung, Elektrifizierung des Antriebsstrangs und verringertem Gewicht. Insgesamt sollen die Autos erschwinglich sein, um sie im richtigen Preisbereich zu halten.Das Schöne am Automotive-Markt ist, dass er 70 Millionen Einheiten pro Jahr umfasst und bis 2016 auf 100 Millionen Stück anwachsen wird. Industrieanalysten sagen voraus, dass der Halbleitergehalt pro Auto von 310 Dollar im Jahr 2010 bis auf 400 Dollar in 2016 steigen wird.

Das bedeutet bei Analog-ICs im Auto einen kumulativen mittleren Anstieg von jeweils 9 Prozent pro Jahr zwischen 2010 und 2016. Das Marktvolumen wächst von 25 Milliarden Dollar in 2010 somit bis 2016 auf 40 Milliarden Dollar. Hybrid- und vollelektrische Fahrzeuge treiben den Chipmarkt viel schneller. Aus geschätzten drei Millionen vollelektrisch und hybrid getriebenen Autos, die im Jahr 2011 verkauft wurden, werden bis 2016 14 Millionen werden. 

AUTOMOBIL-ELEKTRONIK: Welche Chancen sehen Sie für Intersil in diesem Markt?

Niall Lyne: Intersil hat etliche Konzepte mit hohem Mehrwert, um in diesen Markt vorzudringen. Dabei können wir die Investitionen der letzten Jahre nutzen – und zwar sowohl in punkto In-House-Technologie und Entwicklung von Lösungen als auch in Bezug auf die immer stärkere Nutzung unserer Akquisitionen der letzten drei Jahre.

In den letzten Jahren hat Intersil auch in proprietäre Mixed-Signal-Prozesse bei externen Foundries investiert, die nur Intersil zur Verfügung stehen. Die meisten der automobil-spezifischen Produkte, die kürzlich entwickelt wurden oder in Entwicklung sind, basieren auf einem dieser Prozesse. Dazu zählt ein Hochspannungs-BCD-Prozess mit 0,25-µm, der auch ein automotive-taugliches EEPROM umfasst.

Intersil geht diesen Market mit LCD-Prozessoren an, wobei wir ein Subsystem für Automobil-Displays anbieten. Außerdem haben wir Umgebungslicht-Sensoren für Automobil-Displays im Programm, die eine gute Ablesbarkeit bei hellen Umgebungen oder in der Dunkelheit sicherstellen. Im Bereich D2 Audio werden wir in den nächsten sechs Monaten eine Reihe neuer Produkte für High-End-Audio herausbringen. Außerdem kommen Power-Produkte für das Auto auf den Markt, etwa für das Management von Lithium-Ionen-Batterien oder den Start-Stopp-Betrieb von Hybriden, um Kraftstoff zu sparen.

AUTOMOBIL-ELEKTRONIK: Auf welche Marktsegmente wollen Sie fokussieren?

Niall Lyne: Intersil konzentriert sich auf Bereiche, von denen wir glauben, dass wir führende Technologien anbieten oder besondere Systemexpertise haben. Wir entwickeln unsere Fähigkeiten kontinuierlich weiter, um zu zeigen, was wir gut können! Lassen Sie uns kurz einige von Intersils Schlüsselbereichen diskutieren.

Im Bereich Infotainment haben wir bei den Automobil-Displays Produkte für TFT-Stromversorgungen, TFT-Controller und komplexe Steuerkomponenten wie Umgebungslicht-Sensoren zur Steuerung der Hintergrundbeleuchtung und Gamma-Buffer. Industrieanalysten schätzen, dass Ende 2012 weltweit mehr als 50 Millionen LCDs in Autos verbaut werden. Diese Zahl wird mit einer mittleren Wachstumsrate von 7 Prozent bis 2016 weiter steigen. Infotainment umfasst auch Audio-Endverstärker mit speziellen Class-D-Lösungen unserer D2 Audio Group für Head-Units und Trunk-Verstärker. Eine weitere wichtige Kategorie, in der wir bereits starkes Wachstum sehen, sind Stromversorgungen für Embedded Computing mit IVI-Lösungen (In-Vehicle Infotainment) auf Intel-Basis.

Die Technologie für Cell-Balancing über mehrere Zellen einer Batterie hinweg für die Antriebssysteme der nächsten Generation ist ein weiterer Schlüsselbereich. Der Intersil-Baustein ISL78600 ist der erste einer neuen Generation von Produkten für die Zellenüberwachung und das Cell-Balancing von Lithium-Ionen-Batterien, der die Anforderungen heutiger Elektro- und Hybridfahrzeuge erfüllt. Mit seinem integrierten 14-bit-A/D-Wandler und der nächsten Generation beim Design der Eingänge bietet dieser Baustein die geforderte Genauigkeit, um höchstmögliche Performance von State-of-the-art Li-Ionen-Batterien zu realisieren. Die integrierten Systemüberwachungs- und Diagnosefunktionen sorgen für sichere, zuverlässige Funktionalität, und die eingangsseitige Fehlererkennung unterdrückt falsche Alarme. Diese sicherheitsrelevanten Fähigkeiten ermöglichen dem ISL78600 als Stand-alone-Baustein die Kompatibilität zu ASIL-C gemäß ISO26262.

Auf dem Gebiet der Sicherheitssysteme, etwa beim Einsatz von Rückfahrkameras, stellen wir einen starken Anstieg im Absatz unserer Techwell-Produkte und der zugehörigen Leistungsbausteine fest. 

Mit den Techwell-Produkten verfügen wir über hochintegrierte LCD-Controller, die zu jeder Display-Anwendung passen. Prinzipiell wird die Zahl der LCDs im Auto weiter signifikant steigen. Unsere LCD-Controller sind so positioniert, dass sie von diesem Wachstum profitieren, denn wir bieten den Entwicklern eine beachtliche Vielseitigkeit beim Einsatz. Wir können jede Art von Video- oder Graphikquelle (analog oder digital) verarbeiten und mit der passenden Auflösung skalieren, damit sie zu wirklich jedem LCD-Panel passt. 

Displays für Rückfahrkameras sind eine weitere schnell wachsende Applikation. Anfangs nur als Einparkhilfe gedacht, haben sie sich zu einer Schlüsselanwendung der Sicherheit entwickelt. Sie senken speziell für kleine Kinder die Unfallgefahr beim Rückwärtsfahren. In den USA ist dies im Kids Transportation Safety Act gesetzlich geregelt: Ab 2014 müssen alle neuen Fahrzeuge in den USA mit einer Rückfahrkamera ausgerüstet sein.

Niall Lyne erläutert im Rahmen seines Gesprächs mit AUTOMOBIL-ELEKTRONIK-Redakteur Alfred Vollmer, dass Intersil „bereits ein starkes Wachstum bei Stromversorgungen für Embedded Computing mit IVI-Lösungen (In-Vehicle Infotainment) auf Intel-Basis“ sieht.

Niall Lyne erläutert im Rahmen seines Gesprächs mit AUTOMOBIL-ELEKTRONIK-Redakteur Alfred Vollmer, dass Intersil „bereits ein starkes Wachstum bei Stromversorgungen für Embedded Computing mit IVI-Lösungen (In-Vehicle Infotainment) auf Intel-Basis“ sieht.Oliver Wittig

Wir sehen steigende Zahlen für Displays in Fahrzeugen, auch in Bereichen, in denen man sie heute kaum erwarten würde. Der Innen-Rückspiegel ist dafür ein Beispiel. Eine weitere Produktfamilie, die wir kürzlich für Rückspiegelanwendungen angekündigt haben, ist der branchenweit erste
Umgebungslichtsensor für den Einsatz bei geringen Beleuchtungsstärken im Auto – und zwar für Applikationen gemäß AEC-Q100 Grade-2, für den Temperaturbereich -40 bis 105 °C. Damit können die Spiegelhersteller den OEMs jetzt den Betrieb ihrer Spiegel bis 105 °C garantieren. Wir sehen auch die Notwenigkeit, in allen Bereichen den Wirkungsgrad zu steigern, besonders in Hybridfahrzeugen. Unsere Class-D-Verstärker von D2 Audio bieten einen hohen Wirkungsgrad. Dies kann die Reichweite von Hybriden stark erweitern – und zwar nicht nur durch einen geringeren Leistungsverbrauch sondern auch durch eine geringere Wärmeabstrahlung, was wiederum die Klimaanlage zur Kühlung des Fahrzeug-Innenraums entlastet. 

AUTOMOBIL-ELEKTRONIK: Die Zentrale von Intersils Automotive Division hat ihren Sitz in Kalifornien, während die Schwerpunkte der Automobilelektronik überwiegend in Europa und Japan liegen. Wie gehen Sie darauf ein, und wie unterstützen Sie Ihre Kunden in Europa?

Niall Lyne: Das ist in der Support-Infrastruktur, die wir derzeit aufbauen, bereits berücksichtigt. Wir beschäftigen lokale europäische und japanische Marketing-Ingenieure, und wir haben spezifisch organisierte Automotive-Verkaufsteams in Europa, Asien, Japan und Nordamerika. Weiterhin haben wir in Europa und in Japan eine Qualitätsorganisation etabliert. Damit stellen wir sicher, dass wir auf Kundenanforderungen mit lokalen FQE-Teams für das Field Quality Engineering reagieren können. Mittelfristig planen wir den Aufbau von lokalen Design-Ressourcen in wichtigen Märkten, um die Kommunikationswege zu minimieren. Wir erkennen auch die Vorteile des Arbeitens in verschiedenen Zeitzonen.

AUTOMOBIL-ELEKTRONIK: Welche Chancen und Herausforderungen sehen Sie im Segment der (Micro)-Hybridfahrzeuge?

Niall Lyne: Kraftstoffeinsparung, CO2-Reduktion und die relativ niedrigen Kosten der Implementierung von Start-Stopp-Micro-Hybriden stützen die hohen Wachstumserwartungen dieses Segments weltweit. Unser Mehrphasen-Boost-Controller ist für die Spannung von 12 V der heutigen Bleisäurebatterien ebenso ausgelegt wie für die 48-V-Systeme der nächsten Generation. Der ISL78220 ist mit seinem Wirkungsgrad von über 95 % hocheffizient in Low-Power-Boost-Applikationen – und zwar durch seine Phase-Dropping-Architektur. Dabei bietet er unseren Kunden die Möglichkeit der Verarbeitung hoher Leistungen von bis zu zirka 1800 W. Mit diesem breiten Leistungsbereich eignet sich der Baustein für beinahe alle normalen elektrischen Lasten, die in Fahrzeugen auftreten.

Auch in Zukunft werden wir die Branche genau beobachten; immerhin könnten Kostensenkungen bei den Lithiumbatterien Änderungen der Architekturen zur Folge haben.

AUTOMOBIL-ELEKTRONIK: Welche speziellen Pläne hat Intersil im Automotive-Business und wie sieht es aus mit Produkten für den Einsatz im Motorraum?

Niall Lyne: Wir untersuchen weiterhin Gebiete, in denen unsere Technologieführerschaft den Kunden einen Mehrwert bringen kann. Ein Beispiel: Wir charakterisieren derzeit einen unserer Power-Management-Bausteine, den ISL6754 für den industriellen Temperaturbereich auch für den erweiterten Temperaturbereich gemäß AEC-Q100 Grade-1, für -40 bis +125 °C. In Bezug auf die Anwendungen unter der Motorhaube ergibt sich dabei ein interessantes Detail, weil man diesen Baustein in Zukunft im DC/DC-Wandler von 450 V auf 12 V innerhalb von Systemen für Hybrid- und Elektrofahrzeuge antreffen wird: unter der Haube also. Allerdings dürfte dort keine Verbrennungsmaschine mehr sein mit Anforderungen von 150 °C….

Diese isolierte Leistungsschaltung repräsentiert einen weiteren Bereich der Expertise von Intersil. Sie ist sehr gut abgestimmt auf die Energieeinsparungen mit HEVs (als Beispiel). Der ISL6754 ist ein ZVS, also ein Null-Volt-Schalter, der ideal für isolierte DC/DC-Wandler von 450 V auf 12 V geeignet ist. Unsere Designs arbeiten bei einem voll aufgeladenen 450-V-Batteriepack und bei einer auf 150 V abgesunkenen Spannung jeweils mit einem Wirkungsgrad von über 95%.

AUTOMOBIL-ELEKTRONIK: Welche Bedeutung haben Elektrofahrzeuge und die gesamte Elektromobilität für Intersil?

Niall Lyne: Wir sehen den EV-Markt als natürliche Expansion unserer Computer- und Industrieprodukte. Unsere Expertise im Management von Lithium-Ionen-Batterien und im Notebook-PC-Markt reicht weit in den EV-Markt mit größerer Zellenzahl hinein. Lithium-Ionen-Batterien versprechen starke Verbesserungen in Elektro- und Hybridfahrzeugen, doch um dieses Versprechen zu erfüllen, benötigen sie auch eine neue Generation von Halbleiterbauelementen. Diese Bauelemente müssen Li-Ionen-Zellen korrekt überwachen und verwalten, um die versprochene Performance dieser Zellen zu erhalten. Genau so wichtig ist, dass die neuen Überwachungs-Bausteine Batteriefehler zuverlässig aufdecken. Im Sinne dieser Anforderungen hat Intersil eine Familie von Cell-Balancing-Bausteinen entwickelt, die die wichtigsten Kriterien für sicheres Li-Ionen-Monitoring ansprechen. Mit dieser neuen Produktfamilie zielen wir auf die Bereiche Genauigkeit, Diagnose nach ISO26262 (ASIL C), Sicherheit und robuste Kommunikation.

Beginnen wir mit der Genauigkeit: Ein Überwachungssystem muss den Status jeder Li-Ionen-Zelle mit hinreichender Genauigkeit messen, um die beste Performance aus dem Batteriepack herauszuholen. Die Genauigkeitsforderungen hängen von dem verwendeten Zellentyp ab. Unsere Bausteine überwachen die Zellenspannungen mit der branchenweit höchsten Genauigkeit auf 2 mV genau. Der Entladezyklus einer Zelle ist durch ihre Chemie festgelegt. Die Chemie der Li-Ionen-Zellen ist in den letzten Jahren weit fortgeschritten. Eines der Ergebnisse ist die flache Entladekurve in der Mitte des Verlaufs. Daraus folgt, dass die neue Generation der Überwachungsschaltungen höhere Genauigkeiten aufweisen muss, um die kleineren Änderungen in der Entladekurve zu messen und den Ladezustand des Batteriepacks zu ermitteln. Die Genauigkeit dieser Messung dient im Endeffekt zur Bestimmung der Reichweite des Fahrzeugs.

AUTOMOBIL-ELEKTRONIK: Wie steht es um die Diagnose gemäß ISO26262 (ASIL C)?

Niall Lyne: Zusätzlich zur Status-Überwachung jeder Zelle muss das System ständige Checks seiner eigenen Funktionalität ausführen, um sicher zu stellen, dass jeder Teil mit der erwartbaren Genauigkeit arbeitet. Die Überwachungselemente müssen deshalb ihr eigenes Fehlverhalten diagnostizieren können und im Fehlerfall geeignete Maßnahmen zu dessen Behebung ergreifen.

Außerdem adressieren wir den Bereich Sicherheit: Durch angemessenes Management der Lithium-Ionen-Zellen verhindert das System Fehlverhalten und wird sicherer. Wenn Fehler auftreten, signalisieren unsere Bausteine dem System, die angemessenen Maßnahmen auszuführen. Zugleich unterdrücken sie Fehlalarme. Die heutigen Batteriesysteme können Transienten mit einem Vielfachen der Spannung eines normalen Batteriepacks erzeugen. Die ICs zur Zellenüberwachung müssen diese Überspannungen abkönnen. Eine weitere Herausforderung ist Robustheit gegenüber Hot-Plug- oder Power-Sequencing-Ereignissen. Unsere Bausteine sind so ausgelegt, dass sie solchen Vorfällen widerstehen – und zwar ohne den Einsatz und die Kosten von externen Schutzschaltungen.

Außerdem widmen wir uns auch der robusten Kommunikation: Alle Elemente des Überwachungssystems müssen zuverlässig kommunizieren; alle Zellen werden typisch mehrere Hundert Mal pro Sekunde durchgemessen. Diese Anforderungen sind den meisten konventionellen Kommunikationsverfahren von heute weit überlegen, wenn man nicht einen immensen zusätzlichen Aufwand an Mikrocontrollern, Schutz- und Isolierschaltungen in Kauf nimmt. Intersils Bausteine verwenden eine proprietäre Zweidraht-Schnittstelle zur Daisy-Chain-Kommunikation, die voll differentiell arbeitet und so konfiguriert ist, dass sie nicht so empfindlich gegenüber Transienten ist wie einige herkömmliche Schnittstellen. Dieses spezialisierte Interface übertrifft die geltenden EMI/EMV-Anforderungen an derartige Systeme und genügt dabei der vom System geforderten Genauigkeit – eine Forderung, der manch andere Schaltungen kaum gewachsen sind.